Сто років тому фізика пережила стрімкий розрив, що революціонізував наше розуміння Всесвіту. Однак у останні часи ця галузь здається досягла плато. Ті ж фундаментальні питання, які заплутували вчених століття тому, продовжують хвилювати нас й сьогодні. В особливості, загадки темного матеріалу, справжнє значення квантової механіки й химерну гармонію між гравітацією та квантовою фізикою залишаються нерозв’язаними.
Нещодавно з’явився промінь надії у роботі Джонатана Оппенгейма, професора квантової теорії в Університетському коледжі Лондона. Увагу привернула його унікальна перспектива, оскільки у нас обох є інтелектуальна історія вивчення чорних дір і парадоксу інформації, що їх оточує. Хоча наші шляхи розійшлися щодо кореневої причини проблеми, пропозиція Оппенгейма винести гравітацію винна несподіваності подає захоплюючу можливість.
Оппенгейм пропонує просту, але революційну ідею: введіть у гравітацію випадковість, подібну до природної непередбачуваності квантової механіки. На відміну від інших фундаментальних сил, таких як електромагнетизм та сильні й слабкі ядерні сили, які описуються квантовими процесами, гравітація залишається класичною теорією, описаною Загальною теорією відносності Ейнштейна. Вона визнає детермінізм, де майбутні події можна вивести з минулих подій. Водночас квантова механіка віддає перевагу випадковості та внутрішній невизначеності.
Ейнштейн, який був запальним прихильником детермінізму, вважав, що випадковість квантової механіки свідчить про фундаментальну незавершеність теорії. Він надіявся знайти класичну теорію, яка б повністю пояснила роботу Всесвіту. Незважаючи на досвідчений успіх Загальної теорії відносності, вона не вдається вирішити певні ситуації, які виникають у природі, де мають місце квантові властивості.
Наприклад, розгляньмо відомий експеримент з подвійною шпариною для електронів. Ці частинки виявляють хвильово-частинкову двостворчастість, що означає, що вони можуть проходити через обидві шпарини одночасно. Однак, якщо електрони мають масу, яка створює гравітаційне притягання, як Загальна теорія відносності враховує їх одночасну присутність у двох місцях? Теорія не може дати відповіді на це питання.
Аналогічні складнощі виникають при спробах зрозуміти явища, такі як чорні діри й Великий вибух. Математика Ейнштейна просто не може впоратися з цими екстремальними випадками. Фізики давно шукають теорію, яка змогла б урегулювати квантову механіку з гравітацією, що відома як “квантова гравітація”.
Хоча у 1930-х роках були спроби сформулювати квантову теорію гравітації, ці спроби, на жаль, не вийшли. Річард Фейнман і Брайс ДеВітт, серед інших, досліджували можливості квантування гравітації з використанням наявних математичних рамок. На жаль, отримана теорія, відома як гравітація, піддається псерурбативному квантуванню, виявилася непридатною при розширенні до екстремальних сценаріїв.
Незважаючи на труднощі, пропозиція Оппенгейма внести випадковість в гравітацію відкриває нові можливості для дослідження. Приймаючи в ногу з непередбачуваною природою квантової механіки й поєднуючи її з гравітацією, ми можемо нарешті знайти рішення для давно нерозв’язаних проблем, що хвилюють фізиків протягом століть. Хоча перед нами чекає трудний шлях, за натхненням роботи Оппенгейма ми можемо оновити свої зусилля розкрити таємниці Всесвіту й сформувати нове розуміння фізики.
FAQ-розділ:
1. Які головні нерозв’язані проблеми фізики?
Головні нерозв’язані проблеми фізики включають природу темної матерії, справжнє значення квантової механіки й узгодження гравітації з квантовою фізикою.
2. Хто такий Джонатан Оппенгейм?
Джонатан Оппенгейм – професор квантової теорії в Університетському коледжі Лондона. Він вніс внесок до вивчення чорних дір і парадоксу інформації, що їх оточує.
3. Яка пропозиція Оппенгейма для вирішення проблем фізики?
Оппенгейм пропонує ввести випадковість в гравітацію, подібно до природної непередбачуваності квантової механіки. Це може потенційно узгодити квантову механіку з гравітацією й дати розв’язки для давно нерозв’язаних проблем у фізиці.
4. Яка різниця між квантовою механікою й Загальною теорією відносності?
Квантова механіка – це теорія, що описує поведінку частинок на атомному й підатомному рівнях й включає принципи хвильово-частинкової двостворчастості, перекладення та невизначеність. Загальна теорія відносності Ейнштейна, з іншого боку, є класичною теорією, що описує гравітаційну силу як кривизну простору-часу, спричинену масою й енергією.
5. Чому Загальна теорія відносності не вдається сповідати певні ситуації?
Загальна теорія відносності не вдається розглянути певні ситуації, такі як поведінка частинок з хвилеподібними й частинеподібними характеристиками (хвильово-частинкова двостворчастість) й екстремальні сценарії, наприклад, чорні діри. Теорія недостатня для включення квантових властивостей.
Ключові терм
The source of the article is from the blog trebujena.net